寬幅箱梁懸臂施工控制關鍵技術的探討

石杰榮，雷雙龍，毛久海

(陜西高速集團西潼改擴建項目管理處，陜西渭南 741000)

寬幅箱梁懸臂施工控制關鍵技術的探討

石杰榮，雷雙龍，毛久海

(陜西高速集團西潼改擴建項目管理處，陜西渭南 741000)

預應力混凝土連續梁橋橋跨布置為(47+80+47)m，主梁采用單箱雙室箱形截面，三向預應力體系。本文就寬幅箱梁懸臂施工控制中的掛籃變形控制、梁體剪力滯效應測試、梁體合龍順序等關鍵技術進行了分析和探討，通過采取相應的技術措施保證了橋梁施工安全。

橋梁 預應力 懸臂施工 施工控制

1 工程概況

某預應力混凝土連續梁橋橋跨布置為(47+80+ 47)m，主梁采用單箱雙室箱形截面，三向預應力體系，采用掛籃懸臂澆筑施工，箱梁根部高度5.20 m，跨中梁高2.40 m，其間梁高按1.6次拋物線變化，箱梁頂板寬20.65 m，底板寬14.50 m，懸澆2#～7#段為3 m，8#～11#段為4 m，邊跨及中跨合龍段為2 m。

該橋在施工控制進程中遇到了以下技術問題:

1)采用菱形掛籃，由于箱梁較寬采用了單箱雙室截面形式，與此相適應，掛籃采用了三片主桁式結構。掛籃的受力安全及變形協調性是技術難點之一。

2)由于箱梁較寬，箱梁實際的剪力滯效應是這次施工監測的主要內容。

3)按圖紙中的施工順序，墩梁臨時固結要等到跨中合龍(全部合龍束張拉到位)后才予以拆除，此工序下結構(如橋墩)受力安全是否有保證，也是關鍵問題之一。

本文對實際工程中這些問題分析解決的措施與過程進行了闡述。

2 掛籃變形控制

掛籃的變形控制主要包括兩個方面:豎向變形控制保證掛籃具有足夠的豎向剛度，關系到梁體的線形控制，是懸臂施工中設置立模高程的重要指標;橫向協調變形控制保證掛籃具有足夠的橫向剛度，保證3片主桁協同受力變形，防止因掛籃橫向剛度不足造成立模困難。

2.1 掛籃抗豎向變形能力測試

為了保證掛籃的承載能力及抗豎向變形能力滿足施工的需要，除在設計階段加以考慮外，還在掛籃整體拼裝完成后，正式使用前，對掛籃進行了預壓試驗，對掛籃的承載能力及抗變形能力進行了檢驗。

掛籃預壓試驗采用混凝土試塊作為加載荷載。試驗最大荷載為最大懸澆節段結構荷載的120%，2#塊重量為1 990 kN，加載至120%時的荷載(單側)為199 ×120%=2 380 kN。同一橋墩上的兩個掛籃同步加載。

采用分級加載方式對掛籃進行加載和檢測。單側掛籃加載荷載分別為0→25%額定荷載→50%額定荷載→80%額定荷載→100%額定荷載→120%額定荷載→持荷12 h→卸載，共分5級進行加載和觀測。

主要觀測內容為:主桁桿件受力測試，后錨受力測試，前吊裝置受力測試;前橫梁位移測試，底籃前托梁位移測試，后錨、前支點位移測試。主要測試結果列于表1。

表1 最大受力時的實測值

從實測結果看，掛籃受力桿件實測值均小于理論值，承載能力滿足要求。

主桁變位:36.7 mm－10.1 mm(殘余變形)－10.5 mm(后錨變形)－0.8 mm(前支變形)=15.3 mm，滿足設計關于掛籃主桁變位不大于20 mm的要求。

2.2 掛籃橫向剛度

掛籃的橫向剛度主要是滿足掛籃3片主桁的協同變形要求。如果橫向剛度不足，很容易造成掛籃行走不良，以及掛籃各主桁相對位置不能保持造成立模高程調整困難。而掛籃的橫向受力狀態很難通過計算分析準確量化，實際中通過加大橫向聯系的構件剛度、控制走形系統的高程等措施來保持各主桁相對位置，防止掛籃出現橫向的永久性變形。實踐證明這些措施是得當的。

3 箱梁的剪力滯測試

箱梁由于尺寸較大，容易出現截面正應力分布不均，這就是常說的剪力滯效應。本次在箱梁布置了應變測點，對該橋的剪力滯效應進行了測試。測點布置見圖1。圖2給出了某一工況下實測頂、底板的應變分布情況。從圖中可以看出，由于該橋采用了單箱雙室截面，有效地改善了箱梁的剪滯效應，結構的剪力滯效應不顯著。

圖1 測點布置

圖2 某工況實測頂板和底板的應變分布

4 箱梁合龍工序

按設計的施工順序，墩梁臨時固結要等到中跨合龍(全部合龍束張拉到位)后才予以拆除。這與一般的合龍順序有一定的差異，通常情況下，邊跨合龍完成后即解除墩梁的臨時固結，這樣中跨合龍及合龍束張拉時墩身將不會承受附加彎矩和剪力。而如果按設計單位提供的合龍次序，橋墩受力是否安全成為各方關注的問題。

為保證結構的受力安全，建立了有限元模型，重點對中跨合龍及合龍束張拉時墩身的受力進行了分析。分析結果見圖3。

圖3 受力分析(單位:kN)

由計算可知，橋墩受壓側最大應力為6.55 MPa，小于C50抗壓設計強度;橋墩受拉側最大拉應力為2.65 MPa與C50抗拉強度標準值持平。

考慮到實際計算中未考慮臨時支撐結構的貢獻，以及樁的作用(這樣計算中墩身剛度偏大，導致其分擔的內力也偏大)，可以判斷按設計單位提供的合龍次序施工，墩身受力安全問題不大。

另外，根據設計，橋梁邊、中跨合龍施工時需拆除掛籃，換為吊架施工，后由于工期要求，施工單位希望在不拆除掛籃的情況下合龍，經分析計算，由于工序的改變對結構內力及變形控制影響都較小，因此同意了施工單位的工序變更要求。

5 結論

不同結構的施工都會遇到一些技術問題，解決問題的方式、方法也各有差異。本文對某寬幅預應力連續箱梁懸臂施工中遇到的問題及解決過程進行了介紹，希望為同類結構的施工提供借鑒。

［1］王武勤.PC橋梁懸臂灌注施工掛籃的發展［J］.橋梁建設，1997(4):55-57.

［2］李建安，梁濤，楊洋.連續梁橋懸臂施工掛籃局部受力狀態分析［J］.鐵道建筑，2011(1):12-14.

U445.466

B

1003-1995(2011)02-0048-02

2010-10-08;

2010-11-20

石杰榮(1971—)，男，陜西府谷人，高級工程師。

(責任審編 王紅)